Straordinario Studio delle Piante la Botanica: scopri la scienza meravigliosa che svela l’intelligenza, la forma e la vita segreta del Regno Vegetale. La Botanica è molto più di una scienza: è la chiave per comprendere l’intelligenza nascosta della Natura. Fa parte delle scienze biologiche, accanto a discipline come la Biochimica e la Tassonomia, ma si distingue per il suo oggetto di studio unico: la Pianta, creatura viva, vibrante, e fondamentale per l’equilibrio del pianeta.

STRAORDINARIO STUDIO DELLE PIANTE LA BOTANICA GENERALE E SISTEMICA

La Botanica Generale studia l’anatomia e la fisiologia della pianta, cioè la sua struttura a tutti i livelli di grandezza (macro e micro) e il suo funzionamento; questi due aspetti vengono presi in considerazione integrandoli il più possibile l’uno con l’altro, mentre la Botanica Sistemica studia i principi di classificazione del regno vegetale e le caratteristiche dei singoli gruppi.

illustrazione botanica di specie erbacee

I contributi della Botanica alla Scienza

Lo studio della botanica ha dato grande contributo alla scienza e in passato era una disciplina priovilegiata da intellettuali colti e personaggi  di scienza illustri. Uno di questi fu il poeta e drammaturgo Johann Wolfgang Von Goethe (1749 – 1832) che oltre ad essere l’autore di innumerevoli scritti fra i quali il Faust e il famoso romanzo “I dolori del giovane Werther”, elaborò una teoria generale della forma delle piante e fu il precursore dell’attuale scienza botanica.

Un altro illustre e importantissimo studioso e botanico dell’ Ottocento fu lo svedese Carl Nilsson Linnaeus (1707 – 1778) conosciuto come Linneo, che inventò la nomenclatura binomia delle specie viventi, ancora oggi comunemente usata.

Il botanico inglese John Ray (1627 – 1705) propose un sistema di classificazione naturale delle piante; è basato sulla considerazione simultanea di molti caratteri.

Scienziati come Joseph Priestley, Horace Bénédict de Saussure , Jan Ingenhousz e Jean Senebier posero le basi della conoscenza dei gas atmosferici proprio dopo aver studiato la capacità delle piante di purificare l’aria viziata dalla respirazione animale. Dal loro lavoro sperimentale uscì la scoperta della fotosintesi, dell’ossigeno e dell’ anidride carbonica. Il processo di fotosintesi è strettamente legato alle piante, ma ciò che concerne l’ossigeno e l’aninidride carbonica va molto al di là del mondo vegetale e della botanica in senso stretto. In particolare, lo studio dei gas atmosferici ha aperto le porte alla chimica moderna ed ha chiuso l’epoca degli alchimisti.

Alchimista con alambicco 

Il francese Henri Dutrochet ed i tedeschi Moritz Traube e Wilhelm Pfeffer furono i primi ad effettuare studi sulla pressione osmotica, grazie al loro studio su come le cellule vegetali assorbono l’acqua.

Un altro contributo importantissimo alla chimica-fisica fu dato dal botanico inglese Robert Brown che nel 1827, osservando le cellule vegetali e la pressione osmotica, scoprì il movimento disordinato delle molecole. Questi movimenti sono dovuti all’agitazione termica delle molecole del liquido in cui sono sospese le particelle e, in suo onore, furono chiamati moti browniani. I moti browniani vennero ripresi da Albert Einstein molto tempo dopo.

Il botanico russo Mikhail Tsvet (Tswett), all’inizio del ‘900 inventò una nuova tecnica per separare i pigmenti (colorati) delle foglie, utilizzando una colonna formata da un tubo di vetro contenente zucchero in polvere; Tswett vi versò un estratto di foglie macinate. Il solvente organico colava lungo la colonna, mentre lo zucchero tratteneva i pigmenti nella parte alta. Successivamente veniva versato nuovo solvente ed i pigmenti trattenuti dallo zucchero venivano trascinati lungo la colonna; in tal modo si separavano varie bande pigmentate di colore verde, giallo, arancione. Tswett chiamò questa procedura cromatografia (dal greco chroma – colore). In tal modo, un botanico contribuì allo sviluppo di un metodo di analisi chimica. Oggi esiste una rivista interamente dedicata alla cromatografia; il Journal of Chromatography.

Anche la teoria cellulare è stata formulata da un botanico Matthias Jakob Schleiden nel 1839, insieme a un zoologo (Schwann),entrambi tedeschi. Tuttavia pare che l’idea originaria fu di Schleiden, il botanico. La teoria cellulare afferma che tutti gli esseri viventi hanno un’organizzazione cellulare, ovvero che sono formati da cellule.

E infine, non si può omettere di ricordare l’Abate Gregor Mendel il fondatore della genetica moderna, anch’egli botanico. Le famose Leggi di Mendel sulla trasmissione dei caratteri sono state dedotte da esperimenti fatti in gran parte con piante, in particolare con piselli verdi e gialli, lisci e rugosi. Anche il concetto di mutazione è stato introdotto per la prima volta da un botanico olandese, de Vries, all’inizio del ‘900.

La specializzazione scientifica oggi e l’incomunicabilità interdisciplinare

In epoca più recente, la pratica oramai consolidata della specializzazione scientifica e la ricerca che avviene a “compartimenti stagni” ha impedito che la botanica continuasse il suo contributo ad altre discipline scientifiche. Questo è un problema che riguarda la ricerca scientifica in qualsiasi ambito accademico e sperimentale. L’incomunicabilità fra le diverse discipline scientifiche è stata creata dalla ricerca finalizzata per scopi commerciali e questo ha fatto sì che si perdesse di vista il fine primario della vera Scienza, ovvero andare oltre a ciò che è comunemente conosciuto al fine di ampliare le conoscenze della natura e della specie umana.

Tessuto vegetale al microscopio; le cellule

Stefano Mancuso e La neurobiologia vegetale

Rispetto a quanto detto poc’anzi, pare ci sia attualmente un’inversione di tendenza nel campo proprio della botanica e della biologia vegetale, in particolare per ciò che riguarda la neurobiologia vegetale. Fra i botanici più illustri e contemporanei che si occupano di questa disciplina c’è il fondatore Stefano Mancuso che ha scritto diversi libri. Mancuso insegna arboricoltura presso l’Università di Firenze e sempre a Firenze ha fondato il Laboratorio internazionale di neurobiologia vegetale. Anche Mancuso spiega bene come le piante hanno una “filosofia di vita” molto diversa ripetto a quella del mondo animale.

La filosofia delle Piante

Per comprendere come le Piante vivono e si relazionano con l’Ambiente che le ospita, è utile fare un paragone con il mondo animale del quale noi uomini e donne facciamo parte; tuttavia, più si va indietro nelle fasi evolutive di questi due gruppi (vegetale e animale), più le differenze pare che sfumino in un unico regno primordiale. Per intenderci, un’ alga e un corallo sono molto più simili fra loro di una margherita e un leone, se non altro perché entrambi sono immobili. Ma c’è una differenza che distingue il mondo animale da quello vegetale, pare, fin dagli albori dell’evoluzione e questa è il modo di nutrirsi.

Autotrofi ed Eterotrofi

Tutti gli esseri viventi sono fatti in prevalenza da molecole organiche (grassi, proteine, zuccheri…) costituite da numerosi atomi di Carbonio legati chimicamente, in modo da formare catene più o meno lunghe. Queste catene di molecole di Carbonio vengono dette anche scheletro organico al quale si legano altri atomi di altri elementi. Gli esseri viventi fabbricano le molecole organiche che costituiscono il loro corpo, partendo dalle molecole contenute negli alimenti. In alcuni casi, le molecole degli alimenti sono simili a quelle dell’organismo, in altri no.

La fabbricazione di molecole organiche complesse, partendo da molecole semplici prende il nome di sintesi molecolare. E fin quei tutti gli esseri viventi si comportano allo stesso modo; le cose cambiano quando si prendono in considerazione le molecole di partenza delle quali si nutrono determinati esseri viventi come le piante. Animali, funghi e batteri devono necessariamente partire da molecole organiche (poche e semplici, o numerose e complesse, a seconda del tipo di essere vivente), ma per le piante questo cambia.

Le piante sono uniche in questo, fra gli esseri viventi; non hanno bisogno di molecole organiche per nutrirsi. Le piante si nutrono infatti di acqua, anidride carbonica e alcuni ioni inorganici che prendono dall’ambiente (sali minerali). Le piante acquatiche recuperano dall’acqua tutti questi nutrienti, le piante di terra li prendono dall’aria (anidride carbonica) e dalla terra (acqua e ioni di sali minerali). Per trasformare queste sostanze inorganiche in sostanze organiche è richiesta molta energia ed il processo è detto organizzazione del carbonio.

Il panda è un animale eterotrofo

• Si indicano con il nome di autotrofi (dal greco autòs – da sé – si nutrono da sé, senza bisogno di altri esseri viventi) gli organismi che si nutrono sostanzialmente unicamente di sostanze inorganiche (le piante, le alghe azzurre e alcune specie di batteri).
• Si chiamano invece eterotrofi (dal greco eteros – altro – hanno bisogno di altri esseri viventi per nutrirsi) gli organismi viventi che si nutrono direttamente, o indirettamente di sostanza organica (funghi, batteri, animali).

La parola trofè deriva dal greco e significa nutrirsi.

La fotosintesi clorofilliana

L’energia che usano le piante per organicare è quella che viene dalla luce del sole, o meglio solo dalla luce visibile che viene dal sole. Questa è stata una scelta obbligata per le piante; nessun altra fonte di energia in Natura è altrettanto abbondante, facile da trovare e potenzialmente inesauribile. In questo le piante sono anni luce (appunto) avanti rispetto al regno animale. Il processo di sintesi di sostanza inorganica in sostanza organica mediante l’uso della luce prende il nome di fotosintesi

Le spore di una felce

di seguito l’equazione chimica del processo di organicazione della sostanza inorganica in sostanza organica mediante l’energia della luce solare, da parte delle piante: 

6CO2 + 6H20 + (energia) → C6H12O6 + 6O2

L’anidride carbonica + acqua + energia dalla luce produce glucosio e ossigeno.

In realtà il glicosio non è l’unico prodotto organico che viene creato mediante la fotosintesi delle piante; partendo da poche molecole inorganiche, le piante sanno costruire (sintetizzare), più o meno direttamente, tutte le molecole, anche quelle molto grandi come le proteine e gli acidi nucleici, che le costituiscono. Ovviamente questo diverso modo di nutrirsi rispetto al mondo animale, ha delle grossissime implicazioni; la componente del Pianeta Terra che “non è vivente” è costituita essenzialmente di sostanza inorganica. Rocce e gas dell’atmosfera sono inorganici. Tutti gli altri organismi hanno necessità di sostanza organica per nutrirsi e quindi dipendono dalle piante, in modo diretto (erbivori), o indiretto (carnivori).

F.A.Q. Le Mie Domande

• Che cos’è la Botanica? La Botanica è conosciuta anche con il nome di Fitologia;
  si tratta di una disciplina di studio che deriva dalla Biologia; si occupa dello studio di esseri viventi specifici, ovvero le Piante. Lo studio della botanica implica la citologia, l’ istologia, l’ anatomia, la fisiologia, la classificazione, l’ utilità e l’ ecologia delle Piante.
• Come è suddiviso lo studio delle Piante mediante la Botanica?
  La Botanica si suddivide in due rami di studio: la Botanica generale e la Botanica sistematica. La prima studia l’anatomia e la fisiologia delle Piante, la seconda si occupa della classificazione sistematica del mondo vegetale.
• Quali materie sono correlate alla Botanica generale?
  Le materie correlate a tali studi sono molteplici, ma si può dire che quelli principali sono la Chimica organica e la Biologia vegetale.
• A che cosa serve la Botanica sitematica? Serve a circoscrivere i gruppi di appartenenza delle Piante per il loro riconoscimento e identificazione; per fare questo ci si avvale della tassonomia, ovvero di un sistema che si basa su regole di nomencaltura convenzionali.
• Che cosa hanno di eccezionale le Piante rispetto a tutti gli altri esseri viventi?
  Sono fra gli esseri più antichi del Pianeta e soprattutto in termini trofici, sono fra i più evoluti. Infatti le piante sanno nutrirsi di sostanza inorganica (anidride carbonica, ioni di sali minerali, acqua) e trasmutarla grazie all’energia della luce solare visibile, in sostanza organica. Questo processo di sintesi molecolare è detto fotosintesi clorofilliana. Le piante sono organismi autotrofi, ovvero si producono il cibo da sole.

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